未来已来，WiFi7不会缺席

作者：成信大马文英、 叶松

未来已来，WiFi7不会缺席

智慧城市，WiFi7先行

WiFi7，室内海量通信的解决方案

WiFi7，真正智慧生活的开启者

频谱是无线通信的基础资源。低于1 GHz 的频谱通常被称为“覆盖频谱”，     能够用宏基站有效地覆盖大面积区域。高于1 GHz 的频谱为“容量频谱”，能够在给定时间内使用微基站传输更多数据，一般用于室内通信等有限的区域。随着移动通信的快速发展，低频段的“覆盖频谱”资源日趋紧张。例如，西班牙电信花费了14亿欧元购买了2GHz及 3.6GHz频段上90MHz带宽的频谱。

严格来讲，30GHz~300GHz的频段，其波长约为1~10毫米，称为毫米波。但更多的时候，人们一般把频率为20GHz以上的电磁波也归类到毫米波范围。毫米波通信设备因具有带宽大、天线单元间距小、高速率、低时延等优点，能最大限度的发挥大规模MIMO技术的优势。同时，由于高速高容量的数据流量日益增加，根据思科最新的可视化网络指数，到 2022 年，IP 视频流量将占全球 IP 流量（企业和消费者）总量的 82%，这使得新的通信体制，如5G、高速WiFi等逐渐向“容量频谱”的毫米波(mmWave)频段迁移。

图1毫米波频带

对于国内的5G，实际应用时，由于毫米波有衰减快、距离短的特性，在sub-6G和毫米波频段的网络部署上均本着扬长避短的原则：5G中的毫米波会应用于人流聚集的大型活动场、交通信号灯、密集的城市楼宇中，而在交通运输、地广人稀的乡村则会采用传统的Sub-6GHz。

显然，在5G时代，WiFi 仍将继续承担起卸载流量和填补5G覆盖缺口的责任，在我们未来网络生活中会依然保持着重要支柱的地位。

从商业角度看，5G是运营商部署的网络，5G的应用是面向eMBB（大流量移动宽带业务）、mMTC（大连接物联网业务）和uRLLC（超高可靠超时延通信）场景的，以室外为主如工业互联网、车联网、无人驾驶等领域。而WiFi (目前以WiFi6为代表)主要以室内短距离覆盖为主，WiFi6的应用可以在eMBB和mMTC场景作为5G的补充，是企业办公的不二选择，为企业更加智能化提供更多选择。

从成本角度看，手机网络基站远高于WiFi的AP。目前，全世界600多万个4G基站已有450万个在中国。根据目前国家的发展规划，5G基站的数量、成本、及辐射度都将大于4G基站。因此，低成本、高速和超宽带的WiFi在未来比较久的时间内都将成为5G的补充。

  从技术角度讲，WiFi6和5G的理想速率差别不大。WiFi6的高速是采用了1024QAM通过MU-MIMO和OFDMA实现的，带宽最高160MHZ，天线数量最多8T8R，理想速率为9.6Gbps。5G的高速是通过大规模的MIMO实现的，采用几十到几百个天线用于传播无线电信号，理想速率达到10Gbps。室内单用户体验的WiFi6 AP最高可以是8T8R，实际速率至少为3~4Gbps，而典型的室内5G小基站天线一般是4T4R，实际速率是1.5~2Gbps。所以，单设备的性能WiFi6会优于5G。

WiFi经过了几代标准的迭代，产品及应用在不断地更新。目前，WiFi6已开始准备进入手机、笔记本电脑和网络设备等终端。而WiFi7将采用60GHz的频率，波长为5G 毫米波段26GHz 波长的1/2，性能将会得到更提升。显然，具有更高性能、更多应用场景的WiFi7将会在不久的将来占领市场。

表1 WiFi的技术发展

年份	WiFi 版本	理想最高速率	工作频率
1997	802.11 legacy	1 和 2 Mbps	2.4 GHz
1999	802.11a	6~54 Mbps	5 GHz
1999	802.11b	1,2,5.5 和11 Mbps	2.4 GHz
2003	802.11g	6~54 Mbps	2.4 GHz
2009	802.11n (WiFi4)	可达600 Mbps	2.4 GHz 5 GHz
2013	802.11ac (WiFi5)	可达 6.93 Gbps	5 GHz
2019	802.11ax (WiFi6)	可达 9.6 Gbps	2.4 GHz 5 GHz 6 GHz
2020(期望)	802.11ay(be) (WiFi7)	可达 30 Gbps	2.4 GHz 5 GHz 60 GHz

WiFi7最大的优势是减少沟通延迟，这有助于提高对延迟敏感的设备的性能。它将带来令人难以置信的体验，如真正身临其境的无线虚拟现实(VR)和增强现实(AR)等游戏终端。

WiFi7可以同时在多个频率上发送数据，提升了应用范围。例如8k 超高质量视频（像素数为7680×4320，是4k 电视像素的4倍，1080p 电视像素的16倍）每个用户的流量吞吐量将增加到数百GB。WiFi7使用 4096-QAM技术，可实现同时在三个以上波段向设备发送数据，满足了以上要求。

WiFi7还拥有独特的传感能力，可以检测用户的物理位，这将为更多创新带开大门。在没有任何其它传感器的情况下，WiFi7家庭网络可以根据射频特性和信道特性的改变情况检测人们在不同房间移动的情况（比如是否摔倒了），监测用户的呼吸频率，支持全新的射频侦测应用，如邻近存在检测、手势识别、精确定位的室内陆图构建以及优化的脸部特征检测等。

Facebook 连接副总裁 Yael Maguire说，“使用 Terragraph WiFi（即基于60G的WiFi 7），我们的目标是使生活在城市地区的人们能够获得高质量的连接，这有助于创造新的机会和加强社区互动”。IEEE (电气和电子工程师协会)已经形成新的毫米波频段WiFi7标准802.11be或802.11ay。而苹果2020年的 iphone 手机上将会采用802.11 ay (WiFi 6被称为802.11 ax)。

由于毫米波频段的射频器件研发难度大、成本高，因此，WiFi 7应用的普及关键在于集成化射频芯片的低成本实现。目前，Facebook 与高通公司合作开发了WiFi7 60 GHz无线网络芯片组QCA6438和QCA6428芯片，并构建了多节点无线通信系统。

在国内，各研究机构和企业都在努力开发具有中国自主知识产权的WiFi芯片。例如，康希通信科技（上海）有限公司已经推出了WiFi 6射频前端芯片，成为继Qorvo、Skyworks又一WiFi 6射频前端芯片供应商。

而在WiFi7芯片研发方面，成都铱通科技有限公司积极进行技术攻关，在原有26~28GHz 5G毫米波芯片和27~31GHz 卫星通信芯片的基础上，近日推出了60GHz 的WiFi7 射频前端芯片。芯片采用标准CMOS工艺制造，具体包含VCO 和T/R 两大部分，外形尺寸4.5mm2，功耗小于400mW。可完成发射信号的产生、放大，接收信号放大、混频及中频再放大功能。其中，发射通道包含：驱动放大器（DA）、功率放大器（PA）；接收通道包含：低噪声放大器（LNA）、混频器（Mixer）、模拟信号放大器（Buffer）；VCO带宽为4GHz。弥补了我国在WiFi7射频芯片研发领域的空白。

可以预见，随着WiFi7的研发及应用的市场化，中国运营商将在工厂、公司和小区内采用千兆光纤 WiFi 的组合，进一步促进工业互联网发展，也为我国打造智慧城市和新型基础设施建设提供强有力的支持。